第1章 塑料余

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1、第1章塑料本章重点：聚合物的分子结构、聚合物的流变方程、聚合物的流动状态、成型过程中的物理化学变化塑料的组成及工艺特性。本章难点：聚合物的流变方程及分析。本章要求：掌握聚合物的分子结构及类型；应用聚合物的流变方程进行工艺分析；掌握聚合物在成型过程中的物理和化学变化，在工艺上如何控制这种变化；掌握塑料的组成，塑料中每种组份的作用；掌握常用塑料的性能和缩写。§1.1聚合物的分子结构和物理状态一、树脂与塑料塑料的主要成分是树脂。最早的树脂是从树木中分泌出的脂物，如松香是从松树分泌出的乳液状松脂中分离出来的。后来发现从热带昆虫的分泌物中也可提取树脂，如虫胶。有的树脂

2、还可从石油中得到，如沥青。这些都属天然树脂。随着生产的发展，天然树脂在数量和质量上都无法满足生产的需要，于是人们根据天然树脂的分子结构和特性，应用人工方法制造出了合成树脂。目前，我们所使用的塑料一般都是用合成树脂制成的。树脂一般不能单独使用，只有加入一些助剂后才有使用价值。而加有各种助剂的树脂才称为塑料。二、聚合物的分子结构1.聚合物的形成天然、合成树脂都是高分子聚合物，简称聚合物或高聚物。塑料的许多性能都与树脂的分子结构有关。每个高分子里含有一种或数种原子团，这些原子团按照一定的方式，首先排列成许多重复的结构小单元，称结构单元，再通过化学键连成一个高分子。

3、例：NCH2=CH2[—CH2—CH2—]N上式中CH2=CH2是乙烯单体分子式；[—CH2—CH2—]是聚乙烯结构单元分子式；N是聚合物所含的结构单元的数量，称为聚合度。N值越大，聚合物大分子的相对分子质量越高。由于聚合反应时，各工艺参数控制得并不完全一致，使聚合物的聚合度存在一定的差异，这种现象叫做聚合物相对分子质量的多分散性。分散程度与聚合反应时的各种工艺因素有关。2.聚合物的链状结构通过对聚合物大分子结构进行的分析、研究表明，大分子基本上属于长链状结构，大分子中各个单体通常由C—C键连接在一起。例：聚乙烯在聚合反应中双键被活化（打开），使多个单体连接

4、在一起，形成一个大分子长链，该长链的结构可用下式表达：[—CH2—CH2—][—CH2—CH2—]……[—CH2—CH2—]N个聚合物大分子的长链结构犹如一根细丝，很容易弯曲，没有外力作用，这种丝呈卷曲状，彼此间相互交缠(无规线团)，在外力作用下彼此会发生移动和自由旋转，这种特性称大分子的柔顺性。它可导致聚合物具有一定的柔软性并富于弹性。各种聚合物的物理性能与力学性能，都会因大分子的柔顺性程度的不同而呈现差异。3.聚合物大分子链状结构的类型（1）线型大分子如果整条大分子象一根长长的链条，旁边没有分支，这种结构的大分子称线型大分子。（2）支链型大分子如果整条大

5、分子具有一个线型主链，主链旁边带有一些支链，这种结构的大分子称支链型大分子。（3）体型（网状）大分子如果大分子之间发生交联化学反应，则它们彼此就会连接起来，形成一种网状大分子结构，这种结构的大分子称体型或网状大分子。图1.1聚合物大分子链状结构的类型线型和支链型大分子构成的聚合物属热塑性聚合物，可被反复加热和冷却。体型（网状）大分子构成的聚合物属热固性聚合物，一般由相对分子质量较小的预聚物经过交联化学反应之后生成的。这种聚合物只能在交联时进行一次加热，交联后便会永久固化，即使温度再高也不会软化，直到在很高的温度下被烧焦、碳化为止。三、聚合物的物理状态聚合物在

6、不同条件下表现出的分子热运动特性称为聚合物的物理状态。一般来说，任何物质都有三态（固、液、气），聚合物因分子间作用力大不形成气态。固体聚合物的结构按照分子排列的几何特点，可分为结晶型和非结晶型，非结晶型又称无定型。聚合物的物理状态分玻璃态、高弹态、粘流态。这三种状态在一定条件下可以发生转变。影响聚合物物理状态的因素很多，如分子结构、受力情况、化学组成、环境温度。当聚合物及组成一定时，物理状态的转变主要与温度有关。图1.2聚合物的物理状态与温度的关系1—线型非结晶型聚合物2—线型结晶型聚合物3—金属图中：Tg——玻璃化温度。是聚合物从玻璃态转变到高弹态的临界温

7、度（或高弹态转变到玻璃态）。Tf——粘流温度。是聚合物从高弹态转变到粘流态的临界温度（或粘流态转变到高弹态）。Td——分解温度。是聚合物在高温下开始分解的温度。Tx——脆化温度。图2.2示出了线型非结晶型聚合物的物理状态与温度的关系。图2.2还示出了线型结晶型聚合物的物理状态与温度的关系，它与前者有两点不同:一是和Tf对应的温度叫做熔点Tm，是结晶聚合物熔融和凝固的临界温度；二是完全结晶聚合物在Tg～Tm之间基本上不呈高弹态，这对扩大聚合物的使用温度范围非常重要，可在Tx和Tm之间使用，使用温度范围宽。在Tg以下，聚合物处于玻璃态，其特点：（1）呈固体状

8、（2）内部大分子链之间的自由空间很小，能够进行运的